MECCANICA APPLICATA ALLE MACCHINE

Anno accademico e docente
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English course description
Anno accademico
2018/2019
Docente
GIORGIO DALPIAZ
Crediti formativi
12
Periodo didattico
Secondo Semestre
SSD
ING-IND/13

Obiettivi formativi

Il corso ha lo scopo di fornire gli strumenti di base per l'analisi e la sintesi dei meccanismi piani e di presentare in modo organico le principali problematiche coinvolte nello studio funzionale delle macchine.

Prerequisiti

Conoscenze di base di Analisi Matematica, di Geometria, di Fisica Generale e di Meccnica Razionale

Contenuti del corso

Il corso prevede 120 ore di didattica, comprensive di lezioni ed esercitazioni, ed è articolato in due moduli integrati: Meccanica Applicata alle Macchine A (titolare prof. Raffaele Di Gregorio, 60 ore), Meccanica Applicata alle Macchine B (titolare prof. Giorgio Dalpiaz, 60 ore). I contenuti del corso integrato sono i seguenti:

Modulo A:
LA COMPOSIZIONE DEI MECCANISMI (3 ore): Macchina e meccanismo. Coppie cinematiche. Gradi di libertà.
RICHIAMI DI CINEMATICA (5 ore): Cinematica del corpo rigido. Centro di istantanea rotazione. Polari del moto. Accelerazioni. Moti relativi.
CINEMATICA DEI MECCANISMI (15 ore): Concetto di anello e classificazione dei meccanismi (paralleli, seriali ed ibridi). Analisi cinematica. Quadrilatero articolato. Manovellismo di spinta.
FORZE AGENTI SULLE MACCHINE E CINETOSTATICA DELLE MACCHINE (15 ore): Classificazione delle forze. Attrito nelle coppie cinematiche. Rendimento delle macchine. Reazioni vincolari nelle coppie cinematiche ideali e reali. Metodo del corpo libero. Analisi cinetostatica dei meccanismi (senza e con attrito). Cinetostatica dei veicoli.
TRIBOLOGIA (5 ore): Attrito Coulombiano. Attrito volvente. Usura, ipotesi di Reye e distribuzione delle pressioni di contatto (Frizioni, Freni a disco, Freni a ceppo).
MECCANISMI CON CAMME (5 ore): Legge di moto del cedente. Tracciamento di una camma. Sistema articolato equivalente. Analisi cinetostatica. Angolo di pressione. Sottotaglio. Leggi di moto elementari.
SINTESI DEI SISTEMI ARTICOLATI (12 ore): Sintesi di numero e di tipo, generazione di traiettoria, di movimento e di funzione. Sintesi dei sistemi articolati piani con metodi analitici. Il quadrilatero articolato (q.a.) piano e le sue applicazioni: trasformazione di moto rotatorio continuo in moto rotatorio alterno; analisi statica; il parallelogrammo articolato. Sintesi del q.a. con metodi grafici. Teorema del Roberts. Uso delle polari fissa e mobile: tracciamento delle traiettorie, equazione di Eulero-Savary, circonferenza dei flessi e sue applicazioni (gru da porto). Uso degli atlanti di traiettorie dei punti di biella del q.a. nella sintesi dei sistemi articolati: esempi.

Modulo B:
TRIBOLOGIA (5 ore): Cuscinetti a rotolamento.
LUBRIFICAZIONE (20 ore): Viscosità e caratteristiche dei lubrificanti. Teoria elementare della lubrificazione fluidodinamica. applicazioni tecniche. Coppia rotoidale lubrificata. Dimensionamento di un cuscinetto portante (diagrammi di Raimondi-Boyd). Lubrificazione fluidostatica. applicazioni tecniche. Prestazioni e campi di impiego dei diversi tipi di cuscinetto.
RUOTE DENTATE (25 ore): Ruote dentate cilindriche a dentatura diritta: proprietà del profilo ad evolvente, rapporto di trasmissione, proporzionamento, analisi statica, arco d'azione e condizione di non interferenza, procedimenti produttivi, correzione, misura Wildhaber. Ruote dentate cilindriche a dentatura elicoidale. Ruote coniche. Coppia vite senza fine-ruota elicoidale.
ROTISMI (5 ore): Rotismi ordinari. Rotismi epicicloidali. Differenziale. Rapporti fra i momenti esterni agenti su di un rotismo.
VIBRAZIONI DI SISTEMI AD UN GRADO DI LIBERTÀ (5 ore): Vibrazioni libere. Vibrazioni forzate. Isolamento.

IL PROGRAMMA DETTAGLIATO È RIPORTATO NELLA SEZIONE “DISPENSE” DEL SITO WEB DEL CORSO.

Metodi didattici

Durante il corso gli argomenti sono affrontati sia da un punto di vista teorico che da un punto di vista applicativo. In particolare, per ogni argomento sono proposti vari esercizi la cui soluzione è in parte affrontata a lezione ed in parte lasciata allo studente come strumento di autoverifica.

Modalità di verifica dell'apprendimento

L'esame del modulo A è un orale erogato in forma scritta in cui
- l'abilità nella risoluzione dei problemi di analisi cinematica e cinetostatica dei meccanismi piani viene verificata/valutata chiedendo di risolvere uno di questi problemi,
- la conoscenza organica degli argomenti trattati a lezione viene verificata/valutata chiedendo di rispondere a due domande sugli argomenti riportati nel programma.
Per superare l'esame bisogna ottenere una valutazione sufficiente sia nella risoluzione del problema di analisi cnematica/cinetostatica che nelle due domande di teoria.

L'esame del modulo B è un orale erogato in forma scritta in cui
- l'abilità progettuale viene verificata/valutata tramite il quaderno delle esercitazioni che il candidato deve presentare,
- la conoscenza organica degli argomenti trattati a lezione viene verificata/valutata chiedendo di rispondere a tre domande sugli argomenti riportati nel programma.
Per superare l'esame bisogna ottenere una valutazione sufficiente sia sul quaderno delle esercitazioni che nelle tre domande di teoria.

Il voto finale del corso integrato è la media aritmetica dei voti ottenuti negli esami dei due moduli.

Testi di riferimento

Quasi tutti gli argomenti trattati a lezione sono contenuti nel testo:

[1] Funaioli, E., Maggiore, A. e Meneghetti, U., "Lezioni di MECCANICA APPLICATA ALLE MACCHINE – prima parte: fondamenti di meccanica delle macchine ", Ed. Patron, Bologna, 2005.

oppure nel testo (in lingua inglese)

[2] Uicker,J.J., Pennock, G.R., Shigley,J.E., "Theory of Machines and Mechanisms", third edition 2003, Oxford University Press (www.oup.com), ISBN:0-19-515598-X

Per gli argomenti non contenuti nel testo [1] (o [2]), sono disponibili una raccolta di fotocopie presso il centro fotocopie e delle dispense in formato elettronico da scaricare dal sito del corso.


In biblioteca, sono altresì disponibili i seguenti testi di cui si consiglia la consultazione:

[3] N. P. Belfiore, A. Di Benedetto, E. Pennestrì, "Fondamenti di Meccanica Applicata alle macchine", Casa Editrice Ambrosiana, Milano, 1a Ed. 2005 oppure 2a Ed. 2011;

[4] A. Zanarini, “Analisi cinetostatica grafica di meccanismi piani – applicazioni per la meccanica delle macchine”, Società Editrice Esculapio, 2012;

[5] Doughty, S., "Mechanics of Machines", John-Wiley & Sons, 1988;

[6] Paul, B., "Kinematics and dynamics of planar machinery", Prentice-Hall, 1979

[7] Waldrom K.J., Kinzel G.L., “Kinematics, Dynamics, and Design of Machinery”, John-Wiley & Sons, 1999

[8] Mabie H., Reinholtz C., “Mechanisms and dynamics of machinery,” John-Wiley & Sons, 1987.

Inoltre, dal sito (http://ebooks.library.cornell.edu/k/kmoddl/) della Cornell University, sono scaricabili gratuitamente, per uso personale, molti testi in formato PDF tra cui i seguenti che si consiglia di scaricare:

[9] Hartenberg R.S., Denavit J, “Kinematic Synthesis of Linkages,” Mc.Graw-Hill, Inc., 1964

[10] Bickford J.H, “Mechanisms for Intermittent Motion,” Industrial Press, Inc, 1972

Infine, per quanto riguarda i concetti propedeutici di meccanica razionale si segnala che

- dal sito del Prof. Alberto Strumia (http://www.albertostrumia.it/libri/didattica.html) è possible scaricare liberamente I singoli capitoli in formato pdf e l’indice del testo in due volumi:

[11] A. Strumia, “Meccanica Razionale”, Casa Editrice Nautilus, 2a Ed. 1996;